《2020屆高考物理一輪 專題25 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新課標(biāo)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020屆高考物理一輪 專題25 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新課標(biāo)(10頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題25 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
教學(xué)目標(biāo):1.掌握帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法
2.提高運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力
本講重點(diǎn):建立帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的物理情景
本講難點(diǎn):物理情(圖)景與解析幾何知識(shí)有機(jī)結(jié)合,將物理問(wèn)題化歸為數(shù)學(xué)問(wèn)題
思想方法:數(shù)理結(jié)合,建模和化歸的思想方法
解題思維流程:題給文字信息→建立物理圖景→化歸為幾何問(wèn)題→還原為物理結(jié)論
(構(gòu)建物理圖景(模型)是關(guān)鍵、化歸為幾何問(wèn)題是手段)
考點(diǎn)點(diǎn)撥:1.帶電粒子在單邊界磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
2.帶電粒子在雙邊界磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
3.帶電粒子在矩形邊
2、界磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
4.帶電粒子在圓形界磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
第一課時(shí)
(二)重難點(diǎn)闡釋
帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)大體包含五種常見(jiàn)情景:無(wú)邊界磁場(chǎng),單邊界磁場(chǎng),雙邊界磁場(chǎng),矩形界磁場(chǎng),圓形界磁場(chǎng)。帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,綜合性較強(qiáng),解這類問(wèn)題往往要用到圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)、洛倫茲力、還要牽涉到數(shù)學(xué)中的平面幾何、解析幾何知識(shí)。因此,解此類試題,除了運(yùn)用常規(guī)的解題思路(畫(huà)草圖、找“圓心”、定“半徑”)之外,更應(yīng)側(cè)重于運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析。
二、高考要點(diǎn)精析
(一)無(wú)邊界磁場(chǎng):粒子軌跡為完整的圓。
(二)單邊界磁場(chǎng):軌跡為部分圓弧。
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
關(guān)鍵提示:連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)(或
3、軌跡上任兩點(diǎn))得到弦,做速度方向的垂線(亦即洛倫茲力方向)和弦的中垂線,交點(diǎn)即為圓心。幾何關(guān)系:(弦長(zhǎng)),(如圖所示)
【例1】如圖,在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)重力,不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過(guò)的區(qū)域,其中R=mv/Bq。哪個(gè)圖是正確的?
A B
C D
方法提煉:涉及大量粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),可轉(zhuǎn)化為一個(gè)粒子以各個(gè)速度方向射入磁場(chǎng),畫(huà)出幾個(gè)特殊速度方向時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的情況,依此類推
4、,即可找出粒子可能的運(yùn)動(dòng)區(qū)域。
[拓展]粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心如何運(yùn)動(dòng)?
以入射點(diǎn)為圓心、以粒子運(yùn)動(dòng)半徑為半徑的圓弧。
(四)矩形界磁場(chǎng)
【例3】如圖所示, 一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?,F(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點(diǎn)O處垂直磁場(chǎng)射入一速度方向跟ad邊夾角為30°,大小為v0的帶電粒子。已知粒子質(zhì)量為m,電量為+q,ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng),重力影響忽略不計(jì)。
(1)試求粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0的大小范圍?
(2)問(wèn)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?在這種情況下,粒子從磁場(chǎng)區(qū)域的某條邊射出,試求射出點(diǎn)在這條邊上的范圍。
注意:粒子在矩
5、形界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)多伴有臨界問(wèn)題與極值問(wèn)題
r v
R
v
O/
O
第二課時(shí)
(五)圓形界磁場(chǎng)
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
關(guān)鍵提示:畫(huà)好輔助線(半徑、速度、軌跡圓的圓心、連心線)。偏角可由求出。經(jīng)歷時(shí)間由得出(如圖)。
注意:由對(duì)稱性,射出線的反向延長(zhǎng)線必過(guò)磁場(chǎng)圓的圓心。
☆考點(diǎn)精煉
針對(duì)練習(xí)3電視機(jī)的顯像管中,電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過(guò)電壓為U的加速電場(chǎng)后,進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)中心為O,半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí),電子束將通過(guò)O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P點(diǎn),需要加一勻強(qiáng)磁場(chǎng),使電子束偏轉(zhuǎn)一
6、已知角度,此時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少?
第三課時(shí)
三、考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練
考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練參考答案
1.解析:(1)離子的初速度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直,在洛侖茲力作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)圓半徑為r,則據(jù)牛頓第二定律可得:
,解得
如圖所示,離了回到屏S上的位置A與O點(diǎn)的距離為:
AO=2r
所以
(2)當(dāng)離子到位置P時(shí),圓心角:
因?yàn)椋?
y
x
o
B
v
v
a
O/
3.解:軌跡如圖,由射入、射出點(diǎn)的半徑可找到圓心O/,并得出半徑為;射出點(diǎn)坐標(biāo)為(0,)。